Les gènes qui déterminent la complexité animale – ou ce qui rend l'homme tellement plus complexe qu'une mouche des fruits ou un oursin – ont été identifiés pour la première fois.

Le mécanisme secret expliquant comment une cellule d'un animal peut être significativement plus complexe qu'une cellule similaire d'un autre animal semble être dû aux protéines et à leur capacité à contrôler les « événements » dans le noyau d'une cellule.

La recherche, par le biochimiste Dr Colin Sharpe et ses collègues de l'Université de Portsmouth, est publié dans PLoS Un .

Le Dr Sharpe a déclaré:"La plupart des gens conviennent que les mammifères, et les humains en particulier, sont plus complexes qu'un ver ou une mouche des fruits, sans vraiment savoir pourquoi. La question me taraude ainsi que d'autres depuis longtemps.

« Une mesure courante de la complexité est le nombre de types cellulaires différents chez un animal, mais on sait peu de choses sur la manière dont la complexité est atteinte au niveau génétique. Le nombre total de gènes dans un génome n'est pas un moteur, cette valeur ne varie que légèrement chez les animaux multicellulaires, nous avons donc cherché d'autres facteurs."

Dr Sharpe et étudiant MRes, Daniela Lopes Cardoso a interrogé de grandes quantités de données sur les génomes de neuf animaux - des humains et des singes macaques aux vers nématodes et à la mouche des fruits, et calculé la diversité de chacun au niveau génétique.

Ils ont trouvé un petit nombre de protéines qui interagissaient mieux avec d'autres protéines et avec la chromatine, la forme emballée de l'ADN dans le noyau de la cellule.

"Ces protéines semblent être d'excellents candidats pour ce qui se cache derrière des degrés de complexité extrêmement variés chez les animaux, " a déclaré le Dr Sharpe.

"Nous nous attendions à identifier des gènes qui interagissaient directement avec l'ADN pour réguler d'autres gènes, Mais ce ne fut pas le cas. Au lieu de cela, nous avons identifié des gènes qui interagissaient avec la « chromatine ».

"Nos résultats suggèrent que la capacité accrue de certaines protéines à interagir les unes avec les autres pour réguler l'organisation dynamique de la chromatine dans le noyau en tant que composant de la complexité animale."

Les résultats comptent, il a dit, parce que les scientifiques biomédicaux dépendent d'une meilleure compréhension des maladies humaines en les étudiant chez les animaux. Bien que cela ait de la valeur, il existe une préoccupation sous-jacente selon laquelle un modèle animal peut être trop simple pour être utile, que les résultats observés chez un animal plus simple peuvent ne pas correspondre à ce qui se passe chez un animal plus complexe.

Comprendre les différences inhérentes à la façon dont les animaux sont organisés au niveau génétique et les limites aux interprétations que cela impose, fournira une sélection plus rationnelle de modèles animaux appropriés en biomédecine.

Les recherches précédentes du Dr Sharpe et de son équipe ont révélé que trois facteurs étaient à l'origine des protéines produites par un gène - NCoR - étant plus diversifiées chez les animaux complexes tels que les humains que, par exemple, oursins:

• Duplication de gènes, bien que le nombre total de gènes dans le génome ne varie pas de manière significative, certains gènes spécifiques se dupliquent une ou plusieurs fois, par exemple, il existe un gène NCoR chez l'oursin et deux chez l'homme.
• Les gènes uniques produisent souvent plus d'une protéine. L'ARN messager (ARNm) qui relie le gène à la protéine peut être traité par « épissage » pour générer une gamme d'ARNm différents, dont chacun encode un lié, mais protéine différente. Par exemple, le gène de l'oursin ne produit qu'un seul type d'ARN, tandis que chez l'homme, le gène NCoR2 en produit bien plus de 30 et chacun est susceptible d'avoir une fonction différente.
• La plupart des protéines sont constituées de domaines qui ont une fonction spécifique. Le Dr Sharpe et son équipe ont constaté que le nombre de domaines augmente, encore avec NCoR, d'un chez l'oursin à trois chez l'homme.